Aditividad del calor de reacción Ley de Hess Exp 13

Experimento
Aditividad del Calor de Reacción:
Ley de Hess
13
En este experimento usará un calorímetro hecho con un recipiente de espuma plástica
(Styrofoam) para medir el calor desprendido por tres reacciones. Una de las reacciones es la
misma que la combinación de las otras dos. Por ello, de acuerdo con la ley de Hess, el calor de
reacción de una reacción debe ser igual a la suma de los calores de reacción de las otras dos. Este
concepto se conoce también como la aditividad de los calores de reacción. El objetivo primario
de este experimento es confirmar esta ley. Las reacciones que se usarán en este experimento son:
(1) Hidróxido de sodio sólido disuelto en agua para dar lugar a la solución acuosa de iones.
 Na+(ac) + OH–(ac) H1 = ?
NaOH(s) 
(2) El hidróxido de sodio reacciona con el ácido clorhídrico acuoso para formar agua y una
solución acuosa de cloruro de sodio.
 H2O(l) + Na+(ac) + Cl–(ac) H2 = ?
NaOH(s) + H+(ac) ) + Cl–(ac) 
(3) Las soluciones acuosas de hidróxido de sodio y ácido clorhídrico reaccionan para formar
agua y cloruro de sodio acuoso.
 H2O(l) + Na+(ac) + Cl–(ac) H3 = ?
Na+(ac) + OH–(ac) + H+(ac) ) + Cl–(ac) 
OBJETIVOS
En este experimento

Combinará las ecuaciones de dos reacciones para obtener la ecuación de la tercera
reacción.
 Usará un calorímetro para medir el cambio de temperatura en cada una de las tres
reacciones.
 Calculará el calor de reacción, ΔH, para las tres reacciones.
 Usará los resultados para confirmar la ley de Hess.
Figura 1
Ciencias con lo mejor de Vernier
13 - 1
Experimento 13
Usará como calorímetro un vaso aislante térmico de espuma plástica (Styrofoam) dentro de un
vaso de precipitado, tal como se muestra en la Figura 1. Para este experimento puede considerar
que la pérdida de calor hacia el calorímetro y el aire circundante es despreciable. Aún si el calor
se pierde por cualquiera de las vías señaladas, constituye un factor prácticamente constante en
cada parte del experimento y tiene un efecto pequeño el resultado final.
EJERCICIO PRE-LAB
En el espacio de abajo combine algebraicamente dos de las ecuaciones de arriba para obtener la
tercera ecuación. Indique el número de cada reacción en las líneas más cortas.
______
________________________________________________________________
______
________________________________________________________________
______
________________________________________________________________
MATERIALES
computador
interfaz Vernier para computador
Logger Pro
Sensor de Temperatura
50 mL de 1.0 M NaOH
50 mL de 1.0 M HCl
100 mL de 0.50 M HCl
100 mL de agua
4.00 g de NaOH sólido
Soporte universal
abrazadera
Barra de agitación
Vaso de espuma plástica (Styrofoam)
Vaso de precipitado de 250 mL
PROCEDIMIENTO
Reacción 1
1. Obtenga y use guantes.
2. Conecte el sensor a la interfaz. Prepare el computador para la toma de datos abriendo el
archivo “18 Ley de Hess” en la carpeta Química con Computadores.
3. Coloque el vaso aislante dentro de un vaso de precipitado de 250 mL como se muestra en la
Figura 1. Coloque 100.0 mL de agua en el vaso de espuma plástica. Baje el sensor de
Temperatura e introdúzcalo en la solución.
4. Use una abrazadera para sujetar el sensor de Temperatura al soporte universal como se
muestra en la Figura 1.
5. Pese unos 2 gramos de hidróxido de sodio sólido, NaOH, y registre el valor de la masa con
exactitud de 0.01 g. Como el hidróxido de sodio es muy higroscópico y captura con rapidez
la humedad del aire, resulta necesario pesar y pasar al próximo paso sin retardo. CUIDADO:
Manipule el NaOH y la solución resultante con cuidado.
6. Haga clic en
para iniciar la adquisición de datos y obtenga la temperatura inicial, t1. Hay
que esperar algunos segundos para que se alcance el equilibrio de la temperatura del sensor y
la de la solución. Después de obtener de tres a cuatro lecturas a la misma temperatura,
agregue el NaOH sólido al vaso aislante. Revuelva con la barra de agitación de forma
continua por el resto de los 200 segundos o hasta que la temperatura alcance su valor
13 - 2
Ciencias con lo mejor de Vernier
Aditividad del Calor de Reacción: Ley de Hess
máximo. Tan pronto como la temperatura comienza a disminuir después de alcanzar su
máximo, puede terminar el ensayo haciendo clic en
.
7. Examine las lecturas iniciales en la tabla para determinar la temperatura inicial, t1. Para
determinar la temperatura final, t2, haga clic en el botón Estadísticas,
La temperatura
máxima aparece en la caja de estadísticas en el gráfico. Registre t1 y t2 en su tabla de datos.
8. Lave y seque el sensor de Temperatura, el vaso aislante y la barra de agitación. Deseche la
solución según le indique el instructor.
Reacción 2
9. Repita los Pasos 3-8 usando 100.0 mL de 0.50 M ácido clorhídrico, HCl, en lugar de agua.
ADVERTENCIA: Manipule con cuidado la solución de HCl y el NaOH sólido.
Reaction 3
10. Repita los Pasos 3-8, colocando 50.0 mL de 1.0 M HCl (en lugar de agua) en el calorímetro
constituido por el vaso aislante térmico dentro del vaso de precipitado. En el Paso 5, en lugar
del NaOH sólido, mida 50.0 mL de solución de 1.0 M NaOH en una probeta. Luego de
determinar t1 para el 1.0 M HCl, agregue la solución 1.0 M NaOH al vaso aislante.
ADVERTENCIA: Manipule con cuidado las soluciones de HCl y NaOH.
PROCESANDO LOS DATOS
1. Determine la masa de 100 mL de solución para cada reacción (asuma que la densidad de cada
solución es 1.00 g/mL).
2. Determine el cambio de temperatura, t, para cada reacción.
3. Calcule el calor desprendido por cada reacción, q, usando la fórmula:
q = Cp•m•t (Cp = 4.18 J/g°C)
Convierta joules a kJ en su reapuesta final.
4. Encuentre H (H = –q).
5. Calcule los moles de NaOH usados en cada reacción. En las Reacciones 1 y 2, esto se puede
encontrar a partir de la masa del NaOH. En la Reacción 3, se puede hallar determinando la
molaridad, M, del NaOH y su volumen en L.
6. Use los resultados calculados en el Paso 4 y el Paso 5 para determinar H/mol NaOH en cada
una de las reacciones.
7. Para verificar los resultados del experimento, combine el calor de reacción (H/mol) de la
Reacción 1 y la Reacción 3. Esta suma debe ser similar al calor de reacción (H/mol) de la
Reacción 2. Usando el valor de la Reacción 2 como el valor aceptado y la suma de las
Reacciones 1 y 3 como el valor experimental, encuentre el error porcentual del experimento.
Ciencias con lo mejor de Vernier
13 - 3
Experimento 13
DATOS Y CALCULOS
Reacción 1
Reacción 2
Reacción 3
1. Masa del
NaOH sólido
g
g
2. Masa (total)
de solución
g
g
g
3. Temperatura
Final, t2
°C
°C
°C
4. Temperatura
inicial, t1
°C
°C
°C
5. Cambio en la
temperatura, t
°C
°C
°C
kJ
kJ
kJ
kJ
kJ
kJ
mol
mol
mol
kJ/mol
kJ/mol
kJ/mol
(no
hay sólido NaOH)
6. Calor, q
7. H
8. Moles de NaOH
9. H/mol
10. Valor Experimental
kJ/mol
11. Valor Aceptado
kJ/mol
12. Error Porcentual
13 - 4
%
Ciencias con lo mejor de Vernier